基于液芯波导技术的微流控光学检测系统研究

本研究旨在利用液芯波导技术，建立灵敏度高、体积小的微流控光学检测系统。以低折射率、高反射率的金属材料作为波导管外衬，研制适用于各种液体的、大数值孔径的液芯波导管。在此基础上，利用液芯波导技术提高微流控光学检测系统灵敏度、简化光路结构，建立微流控液芯波导-荧光检测系统、液芯波导-长光程光度检测系统、液芯波导-阵列通道化学发光检测系统；并将所建立的检测系统分别用于微流控短毛细管电泳DNA快速分离分析、微流控流动注射痕量硝酸盐和亚硝酸光度检测、微流控多通道顺序注射化学发光分析。此外，利用某些金属的折射率随波长变化的特性，研制具有滤光功能的液芯波导管，探索建立无需光学元件的荧光检测系统。

本项目分别研制了金、银等金属为外衬材料的液芯波导管，采用化学沉积法在石英毛细管的外壁制备了结构致密、均匀的金薄膜，并提出一种利用光刻和刻蚀技术在镀金毛细管上加工微米级窗口的方法；利用银镜反应在石英毛细管外壁镀银，制备了具有较大数值孔径的银外衬液芯波导管。并分别利用银镜反应在微通道内壁镀银和液液波导技术研制了微流控液芯波导长光程吸收池。提出基于液芯波导技术的化学发光免疫检测系统，用于肿瘤标志物甲胎蛋白的定量分析。发展了基于银外衬波导管的微流控毛细管电泳荧光检测系统，成功用于DNA片段分离检测。以金外衬石英毛细管为波导管，建立了一种结构简单、体积小、无滤光片的微流控毛细管电泳荧光检测系统，金外衬毛细管将取样、分离、荧光传导、滤光四种功能集于一体，达到了结构最简化。还构建了自动进样-微流控毛细管阵列电泳液芯波导荧光检测系统和空间温度梯度-毛细管阵列电泳系统，实现了对DNA片段和突变样品的高通量分析检测。